了20世纪50年代微生物学全面进入分子研究水平,并进一步与迅速发展起来的分子生物学 理论和技术以及其他学科汇合,使微生物学发展成为生命科学领域内一门发展最快,影响最 大、体现生命科学发展主流的前沿科学。 微生物学应用性广泛,进入20世纪,特别是40年代后,微生物的应用也获得重大进展。 抗生素的生产已成为现代化的大企业:微生物酶制剂己广泛用于农、工、医各方面:微生 物的其它产物,如有机酸、氨基酸、维生素、核苷酸等,都利用微生物进行大量生产。微生 物的利用已组成一项新兴的发酵工业,并逐步朝着人为有效控制的方面发展。80年代初, 在基因工程的带动下,传统的微生物发酵工业已从多方面发生了质的变化,成为现代生物技 术的重要组成部分。 2.微生物学推动生命科学的发展 (1)促进许多重大理论问题的突破 生命科学由整体或细胞研宄水平进入分子水平,取决于许多重大理论问题的突破,其中 微生物学起了重要甚至关键的作用,特别是对分子遗传学和分子生物学的影响最大。我们知 道″突变"是遗传学研究的重要手段,但是只有在1941年 Beadle和 Tatum用粗糙脉胞霉进行 的突变实验,才使基因和酶的关系得以阐明,提出了”一个基因一个酶"的假说。有关突变的 性质和来源(自发突变)也是由于S. Luria和M. Delbruck(1943)利用细菌进行的突变所证 实。长期争论而不能得到解决的"遗传物质的基础是什么?"的重大理论问题,只有在以微生 物为材料进行研究所获得的结果才无可辩驳地证实:核酸是遗传信息的携带者,是遗传物质 的基础(见第八章)。这一重大突破也为1953年 Wotson crick dna双螺旋结构的提出起了 战略性的决定作用,从而奠定了分子遗传学的基础。此外,基因的概念一遗传学发展的核 心,也与微生物学的研究息息相关,例如,著名的"断裂基因"的发现来源于对病毒的研究(第 七章);所谓"跳跃基因"(可转座因子)的发现虽然首先来源于 Mcclintock对玉米的研究,但 最终得到证实和公认是由于对大肠杆菌的研究。基因结构的精细分析、重叠基因的发现,最 先完成的基因组测序等都与微生物学发展密不可分 以研究生命物质的物理、化学结构及其功能为己任的分子生物学,如果没有遗传密码的 阐明,不知道基因表达调控的机制,那将是"无源之水,无本之本″。正是微生物学的研究和 发展为之奠定了基础。60年代 Nirenberg等人通过研究大肠杆菌无细胞蛋白质合成体系及 多聚尿苷酶,发现了苯丙氨酸的遗传密码,继而完成了全部密码的破译,为人类从分子水平 上研究生命现象开辟了新的途径。 Jacob等人通过研究大肠杆菌诱导酶的形成机制而提出的 操纵子学说,阐明了基因表达调控的机制,为分子生物学的形成奠定了基础。此外,DNA、 RNA、蛋白质的合成机制以及遗传信息传递的"中心法则"的提出等都涉及到微生物学家所作 出的卓越贡献 (2)对生命科学研究技术的贡献 微生物学的建立虽然比高等动、植物学晚,但发展却十分迅速。动、植物由于结构的复 杂性及技术方法的限制而相对发展缓慢,特别是人类遗传学的限制更大。20世纪中后期由 于微生物学的消毒灭菌,分离培养等技术的渗透和应用的拓宽及发展,动、植物细胞也可以 像微生物一样在平板或三角瓶中培养,可以在显微镜下进行分离,甚至可以像微生物的工业
了 20 世纪 50 年代微生物学全面进入分子研究水平，并进一步与迅速发展起来的分子生物学 理论和技术以及其他学科汇合，使微生物学发展成为生命科学领域内一门发展最快，影响最 大、体现生命科学发展主流的前沿科学。 微生物学应用性广泛，进入 20 世纪，特别是 40 年代后，微生物的应用也获得重大进展。 抗生素的生产已成为现代化的大企业；微生物酶制剂已广泛用于农、工、医各方面 ；微生 物的其它产物，如有机酸、氨基酸、维生素、核苷酸等，都利用微生物进行大量生产。微生 物的利用已组成一项新兴的发酵工业，并逐步朝着人为有效控制的方面发展。80 年代初， 在基因工程的带动下，传统的微生物发酵工业已从多方面发生了质的变化，成为现代生物技 术的重要组成部分。 2.微生物学推动生命科学的发展 (1)促进许多重大理论问题的突破 生命科学由整体或细胞研究水平进入分子水平，取决于许多重大理论问题的突破，其中 微生物学起了重要甚至关键的作用，特别是对分子遗传学和分子生物学的影响最大。我们知 道"突变"是遗传学研究的重要手段，但是只有在 1941 年 Beadle 和 Tatum 用粗糙脉胞霉进行 的突变实验，才使基因和酶的关系得以阐明，提出了"一个基因一个酶"的假说。有关突变的 性质和来源(自发突变)也是由于 S.Luria 和 M .Delbruck(1943)利用细菌进行的突变所证 实。长期争论而不能得到解决的"遗传物 质的基础是什么?"的重大理论问题，只有在以微生 物为材料进行研究所获得的结果才无可辩驳地证实：核酸是遗传信息的携带者，是遗传物质 的基础(见第八章)。这一重大突破也为 1953 年 Wotson Crick DNA 双螺旋结构的提出起了 战略性的决定作用，从而奠定了分子遗传 学的基础。此外，基因的概念--遗传学发展的核 心，也与微生物学的研究息息相关，例如，著名的"断裂基因"的发现来源于对病毒的研究(第 七章)；所谓"跳跃基因"(可转座因子)的发现虽然首先来源于 McClintock 对玉米的研究，但 最终得到证实和公认是由于对大肠杆菌的研究。基因结构的精细分析、重叠基因的发现，最 先完成的基因组测序等都与微生物学发展密不可分。 以研究生命物质的物理、化学结构及其功能为己任的分子生物学，如果没有遗传密码的 阐明，不知道基因表达调控的机制，那将是"无源之水，无本之本"。正是微生物学的研究和 发展为之奠定了基础。60 年代 Nirenberg 等人通过研究大肠杆菌无细胞蛋白质合成体系及 多聚尿苷酶，发现了苯丙氨酸的遗传密码，继而完成了全部密码的破译，为人类从分子水平 上研究生命现象开辟了新的途径。Jacob 等人通过研究大肠杆菌诱导酶的形成机制而提出的 操纵子学说，阐明了基因表达调控的机制，为分子生物学的形成奠定了基础。此外，DNA、 RNA、蛋白质的合成机制以及遗传信息传递的"中心法则"的提出等都涉及到微生物学家所作 出的卓越贡献。 (2)对生命科学研究技术的贡献 微生物学的建立虽然比高等动、植物学晚，但发展却十分迅速。动、植物由于结构的复 杂性及技术方法的限制而相对发展缓慢，特别是人类遗传学的限制更大。20 世纪中后期由 于微生物学的消毒灭菌，分离培养等技术的渗透和应用的拓宽及发展，动、植物细胞也可以 像微生物一样在平板或三角瓶中培养，可以在显微镜下进行分离，甚至可以像微生物的工业
发酵一样,在发酵罐中进行生产。今天的转基因动物、转基团植物的转化技术也源于微生物 转化的理论和技术。 70年代,由于微生物学的许多重大发现,包括质粒载体,限制性内切酶,连接酶,反转 录酶等,才导致了DMA重组技术和遗传工程的出现(见第十章),使整个生命科学翻开了新的 页,使人类定向改变生物、根治疾病、美化环境的的梦想将成为现实, (3)微生物与”人类基因组计划 人类基因组计划"的全称为"人类基因组作图和测序计划"。这是一项当今世界耗资巨大 (30亿美元),其深远意义堪与阿波罗登月计划媲美的最大的科学工程。要完成如此浩大的 工程,除了需要多学科(数、理、化、信息、计算机等)的交叉外,模式生物的先行至关重要, 因为模式生物一般背景清楚,基因组小,便于测定和分析,可从中获取经验改进技术方法。 而这些模式生物除极少数(例如果蝇、线虫、拟南芥等)为非微生物外,绝大部分为细菌和酵 母,目前已完成了近20多种独立生活的微生物基因组的序列测定,在此过程中由于基因组 作图和测序方法的不断改进,大大加快了基因组计划进展,预计”人类基因组计划”有可能提 前2-3年完成(2003年左右)。 测序工作只是"计划"的一部分,紧接着是更巨大的工程一后基因组研究,其主要任务是 认识基因与基因组的功能。目前微生物基因组序列分析表明,在某些微生物中存在一些与人 类某些遗传疾病相类似的基因,因此可以利用这些细菌的模型来研究这些基因的功能,为认 识庞大的人类基因组及其功能提供简便的模式。 总之,20世纪的微生物学一方面在与其它学科的交叉和相互促进中,获得令人瞩目的发 展。另一方面也为整个生命科学的发展作出了巨大的贡献,并在生命科学的发展中占有重 要的地位 (4)我国微生物学的发展 我国是具有五千年文明史的古国,我国劳动人民对微生物的认识和利用是最早的几个国 家之一。特别是在制酒、酱油、醋等微生物产品以及用种痘、麦曲等进行防病治疗等方面具 有卓越的贡献。但微生物作为一门科学进行研究,我国起步较晚。中国学者开始从事微生物 学研究在20世纪之初,那时一批到西方留学的中国科学家开始较系统地介绍微生物学知 识,从事微生物学研究。1910~1921年间伍连德用近代微生物学知识对鼠疫和霍乱病原的 探索和防治,在中国最早建立起卫生防疫机构,培养了第一支预防鼠疫的专业队伍,在当时 这项工作居于国际先进地位。20~30年代,我国学者开始对医学微生物学有了较多的实验 研究,其中汤飞凡等在医学细菌学、病毒学和兔疫学等方面的某些领域做出过较高水平的成 绩,例如沙眼病原体的分离和确证是具有国际领先水平的开创性工作。30年代开始在高等 学校设立酿造科目和农产制造系,以酿造为主要课程,创建了一批与应用微生物学有关的 研究机构,魏岩寿等在工业微生物方面做出了开拓性工作,戴芳澜和俞大绂等是我国真菌学 和植物病理学的奠基人:张宪武和陈华癸等对根瘤菌固氮作用的研究开创了我国农业微生物 学:高尚荫创建了我国病毒学的基础理论研究和第一个微生物学专业。但总的说来,在新中 国成立之前,我国微生物学的力量较弱且分散,未形成我国自己的队伍和研究体系,也没有 我国自己的现代微生物工业
发酵一样，在发酵罐中进行生产。今天的转基因动物、转基团植物的转化技术也源于微生物 转化的理论和技术。 70 年代，由于微生物学的许多重大发现，包括质粒载体，限制性内切酶，连接酶，反转 录酶等，才导致了 DNA 重组技术和遗传工程的出现(见第十章)，使整个生命科学翻开了新的 一页，使人类定向改变生物、根治疾病、美化环境的的梦想将成为现实。 (3)微生物与"人类基因组计划" "人类基因组计划"的全称为"人类基因组作图和测序计划"。这是一项当今世界耗资巨大 (30 亿美元)，其深远意义堪与阿波罗登月计划媲美的最大的科学工程。要完成如此浩大的 工程，除了需要多学科(数、理、化、信息、计算机等)的交叉外，模式生物的先行至关重要， 因为模式生物一般背景清楚，基因组小，便于测定和分析，可从中获取经验改进技术方法。 而这些模式生物除极少数(例如果蝇、线虫、拟南芥等)为非微生物外，绝大部分为细菌和酵 母，目前已完成了近 20 多种独立生活的微生物基因组的序列测定，在此过程中由于基因组 作图和测序方法的不断改进，大大加快了基因组计划进展，预计"人类基因组计划"有可能提 前 2-3 年完成(2003 年左右)。 测序工作只是"计划"的一部分，紧接着是更巨大的工程--后基因组研究，其主要任务是 认识基因与基因组的功能。目前微生物基因组序列分析表明，在某些微生物中存在一些与人 类某些遗传疾病相类似的基因，因此可以利用这些细菌的模型来研究这些基因的功能，为认 识庞大的人类基因组及其功能提供简便的模式。 总之，20 世纪的微生物学一方面在与其它学科的交叉和相互促进中，获得令人瞩目的发 展。 另一方面也为整个生命科学的发展作出了巨大的贡献，并在生命科学的发展中占有重 要的地位。 (4)我国微生物学的发展 我国是具有五千年文明史的古国，我国劳动人民对微生物的认识和利用是最早的几个国 家之一。特别是在制酒、酱油、醋等微生物产品以及用种痘、麦曲等进行防病治疗等方面具 有卓越的贡献。但微生物作为一门科学进行研究，我国起步较晚。中国学者开始从事微生物 学研究在 20 世纪之初，那时一批到西方留学的中国科学家开始较系统地介绍微生物学知 识，从事微生物学研究。1910～1921 年间伍连德用近代微生物学知识对鼠疫和霍乱病原的 探索和防治，在中国最早建立起卫生防疫机构，培养了第一支预防鼠疫的专业队伍，在当时 这项工作居于国际先进地位。20～30 年代，我国学者开始对医学微生物学有了较多的实验 研究，其中汤飞凡等在医学细菌学、病毒学和免疫学等方面的某些领域做出过较高水平的成 绩，例如沙眼病原体的分离和确证是具有国际领先水平的开创性工作。30 年代开始在高等 学校设立酿造科目和农产制造系，以酿 造为主要课程，创建了一批与应用微生物学有关的 研究机构，魏岩寿等在工业微生物方面做出了开拓性工作，戴芳澜和俞大绂等是我国真菌学 和植物病理学的奠基人；张宪武和陈华癸等对根瘤菌固氮作用的研究开创了我国农业微生物 学；高尚荫创建了我国病毒学的基础理论研究和第一个微生物学专业。但总的说来，在新中 国成立之前，我国微生物学的力量较弱且分散，未形成我国自己的队伍和研究体系，也没有 我国自己的现代微生物工业
新中国成立以后,微生物学在我国有了划时代的发展,一批主要进行微生物学研究的单 位建立起来了,一些重点大学创设了微生物学专业。现代化的发酵工业、抗生素工业、生物 农药和菌肥工作已经形成一定规模,特别是改革开放以来,我国微生物学无论在应用和基础 理论研究方面都取得了重要的成果,例如我国抗生素的总产量己耀居世界首位,我国的两步 法生产维生素C的技术居世界先进水平。培养了一大批微生物学人才。近年来,我国学者瞄 准世界微生物学科发展前沿,进行微生物基因组学的研究,现已完成痘苗病毒天坛株的全基 因组测序,最近又对我国的辛德毕斯毒株(变异株)进行了全基因组测序。1999年又启动了 从我国云南省腾冲地区热海沸泉中分离得到的泉生热袍菌全基因组测序,目前取得可喜进 展。我国微生物进入了一个全面发展的新时期。但从总体来说,我国的微生物学发展水平除 个别领域或研究课题达到国际先进水平,为国外同行承认外,绝大多数领域与国外先进水 平相比,尚有相当大的差距。因此如何发挥我国传统应用微生物技术的优势,紧跟国际发展 前沿,赶超世界先进水平,还需作出艰苦的努力 五、21世纪微生物学展望 1微生物基因组学研究将全面展开 所谓”基因组学"是1986年由 Thomas roderick首创,至今已发展为一专门的学科领域, 包括全基因组的序列分析、功能分析和比较分析,是结构、功能和进化基因组学交织的学科。 如果说20世纪刚刚兴起的微生物基因组研究是给"长跑"中的”人类基因组计划"助一臂 之力的话,那么21世纪微生物基因组学将在继续作为人类基因组计划”的主要模式生物,在 后基因组研究(认识基因与基因组功能)中发挥不可取代的作用外,会进一步扩大到其他微生 物,特别是与工农业及与环境、资源有关的重要微生物。目前已经完成基因组测序的微生物 主要是模式微生物、特殊微生物及医用微生物。而随着基因组作图测序方法的不断进步与完 善,基因组研究将成为一种常规的研究方法,为从本质上认识微生物自身以及利用和改造微 生物将产生质的飞跃。并将带动分子微生物学等基础研究学科的发展 2.以了解微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为研究内容的微生 物生态学、环塘微生物、细胞微生物学等,将在基因组信息的基础上获得长足发展,为人 类的生存和健康发挥积极的作用 3微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视 微生物生命现象的特性和共性可概括为: (1)微生物具有其它生物不具备的生物学特性,例如可在其他生物无法生存的极端环境下 生存和繁殖,具有其他生物不具备的代谢途径和功能,如化能营养、厌氧生活、生物固氮 和不释放氧的光合作用等,反映了微生物极其丰富的多样性 (2)微生物具有其他生物共有的基本生物学特性:生长、繁殖、代谢、共用一套遗传密码 等,甚至其基因组上含有与高等生物同源的基因,充分反映了生物高度的统一性 (3)易操作性:微生物个体小、结构简单、生长周期短,易大量培养,易变异,重复性 强等优势,十分易于操作。 微生物具备生命现象的特性和共性,将是21世纪进一步解决生物学重大理论问题,如生 命起源与进化,物质运动的基本规律等,和实际应用问题,如新的微生物资源的开发利用, 能源、粮食等的最理想的材料
新中国成立以后，微生物学在我国有了划时代的发展，一批主要进行微生物学研究的单 位建立起来了，一些重点大学创设了微生物学专业。现代化的发酵工业、抗生素工业、生物 农药和菌肥工作已经形成一定规模，特别是改革开放以来，我国微生物学无论在应用和基础 理论研究方面都取得了重要的成果，例如我国抗生素的总产量已耀居世界首位，我国的两步 法生产维生素 C 的技术居世界先进水平。培养了一大批微生物学人才。近年来，我国学者瞄 准世界微生物学科发展前沿，进行微生物基因组学的研究，现已完成痘苗病毒天坛株的全基 因组测序，最近又对我国的辛德毕斯毒株(变异株)进行了全基因组测序。1999 年又启动了 从我国云南省腾冲地区热海沸泉中分离得到的泉生热袍菌全基因组测序，目前取得可喜进 展。我国微生物进入了一个全面发展的新时期。但从总体来说，我国的微生物学发展水平除 个别领域 或研究课题达到国际先进水平，为国外同行承认外，绝大多数领域与国外先进水 平相比，尚有相当大的差距。因此如何发挥我国传统应用微生物技术的优势，紧跟国际发展 前沿，赶超世界先进水平，还需作出艰苦的努力。 五、21 世纪微生物学展望 1.微生物基因组学研究将全面展开 所谓"基因组学"是 1986 年由 Thomas Roderick 首创，至今已发展为一专门的学科领域， 包括全基因组的序列分析、功能分析和比较分析，是结构、功能和进化基因组学交织的学科。 如果说 20 世纪刚刚兴起的微生物基因组研究是给"长跑"中的"人类基因组计划"助一臂 之力的话，那么 21 世纪微生物基因组学将在继续作为人类基因组计划"的主要模式生物，在 后基因组研究(认识基因与基因组功能)中发挥不可取代的作用外，会进一步扩大到其他微生 物，特别是与工农业及与环境、资源有关的重要微生物。目前已经完成基因组测序的微生物 主要是模式微生物、特殊微生物及医用微生物。而随着基因组作图测序方法的不断进步与完 善，基因组研究将成为一种常规的研究方法，为从本质上认识微生物自身以及利用和改造微 生物将产生质的飞跃。并将带动分子微生物学等基础研究学科的发展。 2.以了解微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为研究内容的微生 物生态学、环境微生物、细胞微生物学等，将在基因组信息的基础上获得长足发展，为人 类的生存和健康发挥积极的作用。 3.微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视。 微生物生命现象的特性和共性可概括为： (1)微生物具有其它生物不具备的生物学特性，例如可在其他生物无法生存的极端环境下 生存和繁殖，具有其他生物不具备的代谢途径和功能 ，如化能营养、厌氧生活、生物固氮 和不释放氧的光合作用等，反映了微生物极其丰富的多样性。 (2)微生物具有其他生物共有的基本生物学特性：生长、繁殖、代谢、共用一套遗传密码 等，甚至其基因组上含有与高等生物同源的基因，充分反映了生物高度的统一性。 (3) 易操作性：微生物个体小、结构简单、生长周期短，易大量培养，易变异，重复性 强等优势，十分易于操作。 微生物具备生命现象的特性和共性，将是 21 世纪进一步解决生物学重大理论问题，如生 命起源与进化，物质运动的基本规律等，和实际应用问题，如新的微生物资源的开发利用， 能源、粮食等的最理想的材料
4.与其他学科实现更广泛的交叉,获得新的发展。 5.微生物产业将呈现全新的局面 小结 1.微生物是由荷兰商人列文虎克首先发现的,至今有300多年的历史。微生物的主要特 征是:个体小、结构简单、繁殖快、易培养、易变异、分布广。它一方面具有其它生物不具 备的生物学特性,另一方面它也具有其它生物共有的基本生命特征。 微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的 进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。诞生于19世纪中期,其奠基人是 法国的巴斯德和德国的柯赫。20世纪获得全面发展,形成了许多分支学科。特别是40年代 以后微生物学促进了整个生命科学的发展,跃居中心地位 3.我国是最早知道利用微生物的少数国家之一。但作为一门学科发展起始于20世纪初 曾在某些病原菌的研究和防治以及微生物在工、农业上的应用和研究等方面,作出具国际先 进水平的工作。近年来,在微生物基因组的研究工作方面与国际发展前沿接轨,在微生物应 用方面已取得可喜成绩 4.21世纪的微生物学将更加绚丽多彩。多学科的交叉、基因组研究的深入和扩展将使微 生物学的基础研究及其应用出现前所未有的局面。 思考题 1.用具体事例说明人类与微生物的关系。 2.简述微生物学在生命科学发展中的地位,并描绘其前景。 4.为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人? 第二章微生物的纯培养和显微技术 计划学时:2 重点:微生物的分高和纯培养技术,常用的菌种保藏方法。细菌、放线菌、霉菌、酵母菌 等的形态特征。 大多数动物植物的研究、利用都能以个体为单位进行,而微生物由于个体微小,在绝大 多数情况下都是利用群体来研究其属性,微生物的物种(菌株)一般也是以群体的形式进行 繁衍、保存。在微生物学中,在人为规定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体称为培养物 ( culture),而只有一种微生物的培养物称为纯培养物( pure culture)。由于在通常情 况下纯培养物能较好地被研究、利用和重复结果,因此把特定的微生物从自然界混杂存在的 状态中分离、纯化出来的纯培养技术是进行微生物学研究的基础。相应的,微生物个体微小 的特点也决定了显微技术是进行微生物研宄的另一项重要技术,因为绝大多数微生物的个体 形态及其内部结构只能通过显微镜才能进行观察和研究。显微技术包括显微标本的制作、观 察、测定、分析及记录等方面的内容。实际上,正是由于显微技术及微生物纯培养技术的建 立才使我们得以认识丰富多彩的微生物世界,并真正使对微生物的研究发展成为一门科 第一节微生物的分高和纯培养 无菌技术
4.与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展。 5.微生物产业将呈现全新的局面 小结 1.微生物是由荷兰商人列文虎克首先发现的，至今有 300 多年的历史。微生物的主要特 征是：个体小、结构简单、繁殖快、易培养、易变异、分布广。它一方面具有其它生物不具 备的生物学特性，另一方面它也具有其它生物共有的基本生命特征。 2.微生物学是研究微生物在一定条件下的形态结构、生理生化、遗传变异以及微生物的 进化、分类、生态等生命活动规律及其应用的一门学科。诞生于 19 世纪中期，其奠基人是 法国的巴斯德和德国的柯赫。20 世纪获得全面发展，形成了许多分支学科。特别是 40 年代 以后微生物学促进了整个生命科学的发展，跃居中心地位。 3.我国是最早知道利用微生物的少数国家之一。但作为一门学科发展起始于 20 世纪初， 曾在某些病原菌的研究和防治以及微生物在工、农业上的应用和研究等方面，作出具国际先 进水平的工作。近年来，在微生物基因组的研究工作方面与国际发展前沿接轨，在微生物应 用方面已取得可喜成绩。 4.21 世纪的微生物学将更加绚丽多彩。多学科的交叉、基因组研究的深入和扩展将使微 生物学的基础研究及其应用出现前所未有的局面。 思 考 题 1.用具体事例说明人类与微生物的关系。 2.简述微生物学在生命科学发展中的地位，并描绘其前景。 4.为什么说巴斯德和柯赫是微生物学的奠基人? 第二章微生物的纯培养和显微技术 计划学时：2 重点：微生物的分离和纯培养技术，常用的菌种保藏方法。细菌、放线菌、霉菌、酵母菌 等的形态特征。 大多数动物植物的研究、利用都能以个体为单位进行，而微生物由于个体微小，在绝大 多数情况下都是利用群体来研究其属性，微生物的物种（菌株）一般也是以群体的形式进行 繁衍、保存。在微生物学中，在人为规定的条件下培养、繁殖得到的微生物群体称为培养物 （culture），而只有一种微生物的培养物称为纯培养物（pure culture）。由于在通常情 况下纯培养物能较好地被研究、利用和重复结果，因此把特定的微生物从自然界混杂存在的 状态中分离、纯化出来的纯培养技术是进行微生物学研究的基础。相应的，微生物个体微小 的特点也决定了显微技术是进行微生物研究的另一项重要技术，因为绝大多数微生物的个体 形态及其内部结构只能通过显微镜才能进行观察和研究。显微技术包括显微标本的制作、观 察、测定、分析及记录等方面的内容。实际上，正是由于显微技术及微生物纯培养技术的建 立才使我们得以认识丰富多彩的微生物世界，并真正使对微生物的研究发展成为一门科学。 第一节 微生物的分离和纯培养 一、无菌技术
微生物通常是肉眼看不到的微小生物,而且无处不在。因此,在微生物的研究及应用中, 不仅需要通过分离纯化技术从混杂的天然微生物群中分离出特定的微生物,而且还必须随时 注意保持微生物纯培养物的“纯洁”,防止其他微生物的混入。在分离、转接及培养纯培养 物时防止其被其他微生物污染的技术被称为无菌技术( aseptic technique),它是保证微 生物学研究正常进行的关键。 1.微生物培养的常用器具及其灭菌 试管、玻璃烧瓶、平皿( culture dish, Petri dish)等是最为常用的培养微生物的 器具,在使用前必须先行灭菌,使容器中不含任何生物。培养微生物的营养物质(称为培养 基( culture medium))可以加到器皿中后一起灭菌,也可在单独灭菌后加到无菌的器具中。 最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌,它可以杀灭所有的生物,包括最耐热的某些微生物的休 眠体,同时可以基本保持培养基的营养成分不被破坏。有些玻璃器皿也可采用高温干热灭菌 为了防止杂菌,特别是空气中的杂菌污染,试管及玻璃烧瓶都需采用适宜的塞子塞口,通常 采用棉花塞,也可采用各种金属、塑料及硅胶帽,它们只可让空气通过,而空气中的其他微 生物不能通过。而平皿是由正反两平面板互扣而成,这种器具是专为防止空气中微生物的污 染而设计的 2.接种操作 用接种环或接种针分离微生物,或在无菌条件下把微生物由一个培养器皿转接到另一个 培养容器进行培养,是微生物学研究中最常用的基本操作。由于打开器皿就可能引起器皿内 部被环境中的其他微生物污染,因此微生物实验的所有操作均应在无菌条件下进行,其要点 是在火焰附近进行熟练的无菌操作(图2-1),或在无菌箱或操作室内无菌的环境下进行操 作(图2-2)。操作箱或操作室内的空气可在使用前一段时间内用紫外灯或化学药剂灭菌。 有的无菌室通无菌空气维持无菌状态 用以挑取和转接微生物材料的接种环及接种针,一般采用易于迅速加热和冷却的镍铬合 金等金属制备,使用时用火焰灼烧灭菌。而移植液体培养物可采用无菌吸管或移液枪 二、用固体培养基分高纯培养 单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见 的、有一定形态结构的子细胞生长群体,称为菌落( colony)。当固体培养基表面众多菌落 连成一片时,便成为菌苔(lawn)。不同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔一般 都具有稳定的特征,可以成为对该微生物进行分类、鉴定的重要依据(图2-3)。大多数细 菌、酵母菌、以及许多真菌和单细胞藻类能在固体培养基上形成孤立的菌落,采用适宜的平 板分离法很容易得到纯培养。所谓平板,即培养平板( culture plate)的简称,它是指固 体培养基倒入无菌平皿,冷却凝固后,盛固体培养基的平皿。这方法包括将单个微生物分离 和固定在固体培养基表面或里面。固体培养基用琼脂或其它凝胶物质固化的培养基,每个孤 立的活微生物体生长、繁殖形成菌落,形成的菌落便于移植。最常用的分离、培养微生物的 固体培养基是琼脂固体培养基平板。这种由Kock建立的采用平板分离微生物纯培养的技术 简便易行,100多年来一直是各种菌种分离的最常用手段。 1.稀释倒平板法( pour plate method.)
微生物通常是肉眼看不到的微小生物，而且无处不在。因此，在微生物的研究及应用中， 不仅需要通过分离纯化技术从混杂的天然微生物群中分离出特定的微生物，而且还必须随时 注意保持微生物纯培养物的“纯洁”，防止其他微生物的混入。在分离、转接及培养纯培养 物时防止其被其他微生物污染的技术被称为无菌技术（aseptic technique），它是保证微 生物学研究正常进行的关键。 1. 微生物培养的常用器具及其灭菌 试管、玻璃烧瓶、平皿（culture dish，Petri dish）等是最为常用的培养微生物的 器具，在使用前必须先行灭菌，使容器中不含任何生物。培养微生物的营养物质（称为培养 基（culture medium））可以加到器皿中后一起灭菌，也可在单独灭菌后加到无菌的器具中。 最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，它可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休 眠体，同时可以基本保持培养基的营养成分不被破坏。有些玻璃器皿也可采用高温干热灭菌。 为了防止杂菌，特别是空气中的杂菌污染，试管及玻璃烧瓶都需采用适宜的塞子塞口，通常 采用棉花塞，也可采用各种金属、塑料及硅胶帽，它们只可让空气通过，而空气中的其他微 生物不能通过。而平皿是由正反两平面板互扣而成，这种器具是专为防止空气中微生物的污 染而设计的。 2. 接种操作 用接种环或接种针分离微生物，或在无菌条件下把微生物由一个培养器皿转接到另一个 培养容器进行培养，是微生物学研究中最常用的基本操作。由于打开器皿就可能引起器皿内 部被环境中的其他微生物污染，因此微生物实验的所有操作均应在无菌条件下进行，其要点 是在火焰附近进行熟练的无菌操作（图 2-1），或在无菌箱或操作室内无菌的环境下进行操 作（图 2-2）。操作箱或操作室内的空气可在使用前一段时间内用紫外灯或化学药剂灭菌。 有的无菌室通无菌空气维持无菌状态。 用以挑取和转接微生物材料的接种环及接种针，一般采用易于迅速加热和冷却的镍铬合 金等金属制备，使用时用火焰灼烧灭菌。而移植液体培养物可采用无菌吸管或移液枪。 二、用固体培养基分离纯培养 单个微生物在适宜的固体培养基表面或内部生长、繁殖到一定程度可以形成肉眼可见 的、有一定形态结构的子细胞生长群体，称为菌落（colony）。当固体培养基表面众多菌落 连成一片时，便成为菌苔（lawn）。不同微生物在特定培养基上生长形成的菌落或菌苔一般 都具有稳定的特征，可以成为对该微生物进行分类、鉴定的重要依据（图 2-3）。大多数细 菌、酵母菌、以及许多真菌和单细胞藻类能在固体培养基上形成孤立的菌落，采用适宜的平 板分离法很容易得到纯培养。所谓平板，即培养平板（culture plate）的简称，它是指固 体培养基倒入无菌平皿，冷却凝固后，盛固体培养基的平皿。这方法包括将单个微生物分离 和固定在固体培养基表面或里面。固体培养基用琼脂或其它凝胶物质固化的培养基，每个孤 立的活微生物体生长、繁殖形成菌落，形成的菌落便于移植。最常用的分离、培养微生物的 固体培养基是琼脂固体培养基平板。这种由 Kock 建立的采用平板分离微生物纯培养的技术 简便易行，100 多年来一直是各种菌种分离的最常用手段。 1. 稀释倒平板法（pour plate method）